直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題：直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1二、方案與論證 11.穩(wěn)壓電源組成： 12.整流電路： 23.濾波電路： 24.穩(wěn)壓電路： 35.保護(hù)電路 3三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 31.電源變壓器： 32.整流電路： 33. 選擇集成三端穩(wěn)壓器： 54選擇電源變壓器： 65.選用整流二極管濾波電容： 76濾波電容： 77保護(hù)二極管選擇： 8四、總原理圖及元器件清單 8五、安裝與仿真 10六、調(diào)式與性能分析： 11七、結(jié)論與心得 11八、參考文獻(xiàn) 12摘要：直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電

2、路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計(jì)主要采用輸出直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過(guò)變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過(guò)程將 220V 交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實(shí)現(xiàn)電壓可在+6+24V 可調(diào)。關(guān)鍵詞：直流；穩(wěn)壓；變壓；LM317。直流集成穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)一集成直流穩(wěn)壓電源，性能指標(biāo)要求：Uo=+6+24V ，輸出電流Imax=1A，紋波電壓5mV，電壓調(diào)整率：Ku3%,電流調(diào)整率：Ki1 。二、方案與論證直流集成穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路：（1）供電電壓交流220V（有效值）50Hz，要獲得

3、低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電壓降低獲得所需要交流電壓。（2）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向直流，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。（3）脈動(dòng)大的直流電壓經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電。（4）濾波后的直流電壓，再通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出。1.穩(wěn)壓電源組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電源組成如圖： + 電 源 + 整 流 + 濾 波 + 穩(wěn) 壓 +u1 u2 u3 uI U0_ 變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _ 電 路 _穩(wěn)壓電源整流與穩(wěn)壓過(guò)程如圖：U1 U2 U3 U40 t 0 t 0 t 0 t2.整流電路：?jiǎn)蜗鄻蚴?/p>

4、整流電路：使用的整流器件較全波整流時(shí)多一倍，整流電壓脈動(dòng)與全波整流相同，每個(gè)器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，變壓器利用率較全波整流電路高。電路如圖所示：3.濾波電路：電容濾波電路：電容濾波電路的輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)波動(dòng)較大，它的負(fù)載能力比較差，只是用于負(fù)載較輕且變化不大的場(chǎng)合。電路圖如圖：4.穩(wěn)壓電路：因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求可調(diào)式直流穩(wěn)壓器，所以應(yīng)用可調(diào)式穩(wěn)壓芯片設(shè)計(jì)電路。5.保護(hù)電路采用二極管防止電路短路，損壞原件。三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1.電源變壓器：電源變壓器是將交流220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。2.整流電路：整流電路常采用二極管的單

5、相全波整流電路。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3,D4截止；在u2的負(fù)半周內(nèi)，二極管D3,D4導(dǎo)通，D1,D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過(guò)的負(fù)載，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖：在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過(guò)每個(gè)二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(U2是變壓器副邊電壓有效值。在設(shè)計(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過(guò)電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.11.2U2，直流輸出電流

6、： （I2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。總體原理電路見(jiàn)圖：3. 選擇集成三端穩(wěn)壓器：因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。我選用LW317。LM317其特性參數(shù)：輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V37V 輸出負(fù)載電流：1.5A輸入與輸出工作壓差U=Ui-Uo：340V能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。4選擇電源變壓器：電源變壓器的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/ P1=，式中是變壓器的效率。一般小型變壓器的效率如表1所示：表1 小型變壓器的效率副邊功率效率0.60.70.80.8

7、5因此，當(dāng)算出了副邊功率后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率。由于LM317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值，輸入電壓與輸出電壓差的最大值，故LM317的輸入電壓范圍為：即 ， 取 變壓器副邊電流：取I2=1A因此，變壓器副邊輸出功率：P2I2 U2=14W由于變壓器的效率，所以變壓器原邊輸入功率=20W，為留有余地，選用功率為30w的變壓器。5.選用整流二極管濾波電容：二極管的選擇：，。1N5408的反向擊穿電壓為1000V，額定工作工作電流ID=3A1A，故整流二極管選用1N5401。6濾波電容：濾波電容選擇： ，紋波5mV和公式RC=（35）T/2可求得：R=Uo/I=15C=（35）=2000

8、uF 3300uF電容的耐壓要大于U2=×1421V，故濾波電容C取容值為4200u F，耐壓為25 V電解電容。7保護(hù)二極管選擇：因?yàn)檩敵鲎畲箅娏?A，所以保護(hù)二極管選用IN4007，反向擊穿電壓為1000V，額定工作工作電流ID=1A四、總原理圖及元器件清單1總原理圖、PCB圖如下：2.元件清單元件序列型號(hào)元件參數(shù)值數(shù)量備注J1變壓器14V1實(shí)際輸入U(xiǎn)>14VD301D304二極IN5408U1000V,3A4D30，D31二極IN4007U1000V,1A2C300電解電容2200uF1C302電容10u F 1C301電容0.33u F1C303電容0.1u F1R10

9、2電阻6901R101電阻2401REX滑動(dòng)變阻器13K1用4.7k代替U1三端穩(wěn)壓器LM317可調(diào)范圍1.2V37V1五、安裝與仿真按PCB圖所示焊接。焊接時(shí)，先固定原件，在焊接導(dǎo)線(xiàn)，先安裝比較小的元件，所以先安裝整流電路，再安裝穩(wěn)壓電路，最后再裝上濾波電容。安裝時(shí)要注意，二極管和電解電容的極性不要接反。接通電源，用數(shù)字萬(wàn)用表檢查整流后輸出LM317輸入端電壓Ui的極性，若Ui的極性為負(fù)，則說(shuō)明整流電路沒(méi)有接對(duì)，此時(shí)若接入穩(wěn)壓電路，就會(huì)損壞集成穩(wěn)壓器。若輸出電壓滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)，說(shuō)明穩(wěn)壓電源中各級(jí)電路都能正常工作，此時(shí)就可以進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試。具體的仿真調(diào)試圖如下：六、調(diào)式與性能分析：（1）先調(diào)試輸出電壓，由4.93V20V，由于滑動(dòng)變阻器過(guò)大，使輸出電壓上限增加，符合要求。（2）觀測(cè)紋波，將輸出接入示波器，紋波小于10mv,由于電路焊線(xiàn)過(guò)多，產(chǎn)生干擾，符合要求。（3）觀測(cè)輸出電流，輸出段接入100偶的電阻，測(cè)的電流為0.14A，此時(shí)的電壓為14.13V，符合要求。七、結(jié)論與心得經(jīng)過(guò)了將近一個(gè)月的努力，本次的集成直流穩(wěn)壓電源的課程設(shè)計(jì)也終于完成了。這次課程設(shè)計(jì)，雖然是可以勉強(qiáng)完成，但是也發(fā)現(xiàn)自己的動(dòng)手能力很差。首先我發(fā)現(xiàn)我對(duì)PROTEL的使用很不熟悉，并且很多元器件